（食品科学专业论文）毛细管硅胶整体柱的制备及其在食品分析上的应用.pdf

河北科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：杨槛尧 指导教师签名： 禹主色 3c 矽年j 月2 9 日 刃如年月多d 同 河北科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关却门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 忆f 不保密。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：杨柱磊 j 口如年f 月诌同 指导教师签名：南 矽p 化，月尹，h 摘要 摘要 应用溶胶一凝胶技术，分别以四甲氧基硅烷和四甲氧基硅烷与甲基三甲氧基硅烷 的混合物作为反应前体制备了： f 杂化和杂化的毛细管硅胶整体柱。并将所制备的= 1 f 杂化毛细管硅胶整体柱进行表面改性，对其色谱性能进行了探讨。采用毛细管电色 谱法将所制备的键合柱用于烷基苯、芳香胺、硝基呋哺类抗生素代谢物及有机酸的 分离。采用毛细管区带电泳一紫外检测法建立了一种同时分离八种食品添加剂的方 法。 介绍了毛细管电色谱整体柱的分类、国内外的研究现状、应用及毛细管电色谱 的工作原理。分别以四甲氧基硅烷和四甲氧基硅烷与甲基三甲氧基硅烷的混合物作 为反应前体在1 0 0 # m 拘弹性石英毛细管中制备非杂化和杂化的毛细管硅胶整体柱。考 察了反应物组成对整体柱结构的影响，对制柱条件进行了优化，试验确定最佳陈化 温度为4 0 ，乙酸溶液的浓度为0 0 1 m o l l ，制备非杂化整体柱最佳的p e g 用量为 0 4 4 9 ，制备杂化柱时p e g 用量为o 3 8 9 ，t m o s m t m s 的最佳比例为9 ：1 。 将非杂化毛细管硅胶整体柱用十八烷基三乙氧基硅烷进行化学键合，用烷基苯 类化合物对所制备的硅胶整体柱的电色谱性能进行了评价，并对其保留机理进行了 探讨。烷基苯类化合物按其疏水性能渐强的顺序依次流出。同一根色谱柱保留时间 的相对标准偏差( r s d ) 在1 1 4 - 1 7 4 之间，对于苯柱效达8 6 4 2n m 。 将键合柱用于烷基苯类化合物、芳香胺和硝基呋喃类代谢药物氨基脲( s e m ) 和1 氨基乙内酰脲( a h d ) 的分离。建立毛细管电色谱分离草酸、丁二酸、酒石酸、柠檬酸 等四种有机酸的方法，该方法的线性范围为1 靴咖l 1 0 0 毗g m l ，线性相关系数在 0 9 9 8 9 - - 0 9 9 9 5 之间，平均回收率在9 1 3 1 0 3 1 之间，r s d 6 5 2 ( n = 5 ) ，检测 限为3 陬g m l 7 舡g m l 。 建立了一种应用高效毛细管区带电泳法同时测定亮蓝、香兰素、山梨酸、苯甲 酸、同落黄、新红、苋菜红、柠檬黄等八种食品添加剂的分析方法，以硼砂、磷酸 二氢钾浓度比为4 ：1 1 为缓冲液，在2 4 0 n m 波长下对饮料、果冻、蜜饯等实际样品进行 检测。一次进样分析在8 m i n 内完成。该方法的线性范围为2 5 m l 1 0 0 0 比g m l ，线 性相关系数在0 9 9 8 6 - - - 0 9 9 9 8 之间，平均回收率在8 5 2 - - 1 0 0 3 之间，r s d 6 9 8 ( n = 5 ) ，检测限为0 2 5 g m l l o n g m l 。 关键词黧燮耋整篓黧亍篓管电色谱：箩瞻凝胶技术：色谱性能：有机隐 食晶添加刺：毛细管电泳 。 河北科技大学硕十学位论文 a b s t r a c t i _ _ _ - _ _ - _ _ _ - - _ - _ l _ _ _ - _ - _ _ - _ - _ - _ - _ _ 一一_ _ l a b s t r a c t s o l 。g e lt e c h n o l o g yw a sa p p l i e dt op r a p a r et h en o n h y b r i da n dh y b r i dm o n o l i t h i c s i l i c a c a p i l l a r yc o l u m n ，t e t r a m e t h y l s i l a n e ( t m o s ) a n dt h em i x t u r eo ft m o sa n d m e t h y l t r i m e t h o x y l s i l a n e ( m t m s ) w a su s e d a st h ei n i t i a l r e a c t a n t s t h en o n h y b r i d m o n o l i t h i cs i l i c ac a p i l l a r yc o l u m nw a sm o d i f i c a t e da n d c h r o m a t o g r a p h i cp e r f o r m a n c ew a s t e s t e d t h en o n h y b r i dm o n o l i t h i cs i l i c ac a p i l l a r yc o l u m nw h i c hw a sm o d i f i c a t e dw i t h o c t a d e c y l t r i e t h o x y s i l a n ew a su s e dt os e p a r a t e a l k y l b e n z e n e s ，a r o m a t i ca m i n e t h e s e m i c a r b a z i d ea n d 1 - a m i n o h y d a n t o i n a n d o r g a n i c a c i d s b y c a p i l l a r y e l e c t r o 曲r o n l a t o g r a p hy am e t h o dw a sd e v e l o p e df o rs i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o no fe i g h t f o o da d d i t i v e sb yh i g hp e r f o r m a n c e c a p i l l a r ye l e c t r o p h o r e s i s ( h p c e ) i tw a si n t r o d u c t e dt h a t c l a s s i f i c a t i o n ，r e s e a r c hs i t u a t i o na th o m ea n da b r o a d a p p l i c a t i o no ft h ec e cm o n o l i t h i cc o l u m na n dt h ew o r k i n gp r i n c i p l eo ft h ec a p i l l a r y e l e c t i o c h r o m a t o g r a p h y s o l g e lt e c h n o l o g yw a sa p p l i e dt op r a p a r et h en o n h y b r i da n d h y b r i ds i l i c ac a p i l l a r yc o l u m ni na1 0 0 m mf u s e d s i l i c ac a p i l l a r y , t m o sa n dt h em i x t u r eo f t m o sa n dm t m s w a su s e da st h ei n i t i a lr e a c t a n t s t h ei n f l u e n c eo ft h er e a c t a n t s0 nt h e m o n o l i t h i cs i l i c ac a p i l l a r yc o l u m nw a sd i s c u s s e d t h ec o n d i t i o n so fp r a p a r i n gc o l u m n w e r e 。o p t i m i z e d ，t h ea g i n gt e m p e r a t u r ew a s4 0 。c ，t h ec o n c e n t r a t i o no fa c e t i c a c i di s 0 0 1m o l l t h eo p t i m u mc o n t e n to fp e gf o rp r e p a r i n gt h en o n h y b r i dm o n o l i t h i cc o l u m n i s0 4 4 9a n dt h eo p t i m u mc o n t e n to fp e g f o rp r e p a r i n gt h eh y b r i dm o n o l i t h i cc o l u m ni s 0 3 8 9 ，t h eb e s tr a t i oo ft m o s m t m si s 9 ：1 t h e n o n h y b r i dm o n o l i t h i cs i l i c a c a p i l l a r y c o l u m nw a sm o d i f i c a t e dw i t h o c i a d e c y l t r i e t h o x y s i l a n ea n dt h ec h r o m a t o g r a p h i cp e r f o r m a n c eo ft h em o d i f i e dm o n o l i t h i c s i l i c ac a p i l l a r yc o l u m nw a st e s t e d b ya l k y l b e n z e n e s t h er e t e n t i o nm e c h a n i s mo ft h e m o d i f i c a t i o nc o l u m nw a sd i s c u s s e d t h ew e a k e r h y d r o p h o b i cc a p a b i l i t yo fa l k y l b e n z e n e s ， t h ef a s t e ri tf l o wi nt h ec o l u m n f o rt h es a m ec o l u m n ，t h e r e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n ( r s d 、 o ft h er e t e n t i o nt i m ei sb e t w e e n1 14 a n d1 7 4 t h ec o l u m ne f f i c i e n c yf o r i h eb e n z e n e i su pt o8 6 4 2n m t h en o n h y b r i dm o n o l i t h i cs i l i c a c a p i l l a r yc o l u m nw h i c hw a sm o d i f i c a t e dw i t h o c i a d e c y j n i e t h o x y s i l a n e w a su s e d t o s e p a r a t e a l k y i b e n z e n e s ，a r o m a t i ca m i n e s e m i c a r b a z i d ea n d1 一a m i n o h y d a n t o i na n do r g a n i ca c i d s am e t h o dw a sd e v e l o p e df o r s e p e r a t e do x a l i ca c i d ，s u c c i n i ca c i d ，a r t a r i ca c i da n dc i t r i ca c i d ，t h el i n e a rr a n g ew a s 15 p f f m l l o o o # f 1 1 1l ，t h el i n e a rc o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tw a s b e t w e e n0 9 9 8 9a n d0 9 9 9 5 a b s t r a c t _ - 一_ _ i - _ - _ _ _ _ l - _ - _ - _ _ _ i - - _ - - l _ _ _ l - l l - - - - - l 一 t h ea v e r a g er e c o v e r yw a sb e t w e e n9 1 3 a n d1 0 3 1 ，a n d t h er s dw a sl e s st h a n 6 5 2 ( n = 5 ) a n dt h ed e t e c t i o nl i m i tw a s3 叩m l 7 5 弘g m l am e t h o dw a sd e v e l o p e df o rs i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o no fe i g h tf o o da d d i t i v e sb y h p c e s u c ha sc i f o o db l u e2 ，v a n i l l i n ，s o r b i ca c i d ，b e n z o i ca c i d ，c i f o o dy e l l o w3 ， c i f o o dr e d1 0 ，a m a r a n t h ，a n dt a r t r a z i n e t h em i x t u r eo fp h o s p h o r i ca c i da n db o r a x b u f f e rw a su s e da sr u n n i n gb u f f e r s a m p l e ss u c ha sd r i n k s ，j e l l y a n dc o n f i t u r ew e r e d e t e c t e da t2 4 0n m b a s e l i n es e p a r a t i o nw a sa c h i e v e d a n a l y s i st i m ef o re a c hs a m p l ew a s w h i t i n8m i n u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s ，t h el i n e a rr a n g ew a s2 靴g m l l0 0 0 # g m l , t h e l i n e a rc o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tw a sb e t w e e n0 9 9 8 6a n d0 9 9 9 8 ，t h ea v e r a g er e c o v e r yw a s b e t w e e n8 5 2 a n d1 0 0 3 ，a n dt h er s dw a sl e s st h a n6 9 8 ( n = 5 ) ，a n dt h ed e t e c t i o n l i m i tw a s0 2 5 z g m l 一1 0 肛m l k e yw o r d s m o n o l i t h i cs i l i c ac a p i l l a r yc o l u m n ；c a p i l l a r ye l e c t r o c h r o m a t o g r a p h y ；s o l 。g e l t e c h n o l o g y ；c h r o m a t o g r a p h i cp e r f o r m a n c e ；o r g a n i ca c i d s ；f o o da d d i t i v e s ； c a p i l l a r ye l e c t r o p h o r e s i s 一一 l v 目录 目录 摘i 暮i a b s t r a c t 1 l i 目录v 第1 章绪论1 1 1 课题背景及意义1 1 - 2 有机聚合物型毛细管电色谱整体柱2 1 2 1 聚苯乙烯类整体柱制备2 1 2 2 聚丙烯酰胺类整体柱制备2 1 2 3 聚丙烯酸酯类整体柱制备3 1 2 4 分子印迹整体柱制备4 1 3 无机毛细管硅胶整体柱4 1 3 1柱上表面改性的毛细管硅胶整体柱5 1 3 2 杂化毛细管硅胶整体柱5 1 4 毛细管电色谱整体柱的应用6 1 5 毛细管电色谱的基本原理6 1 5 1 电渗和电泳6 1 5 2 色谱分配机理o ：7 1 5 - 3 电色谱中的分离效率：。：。7 1 6 毛细管电色谱柱技术展望。8 1 7 高效毛细管电泳法在食品添加剂检测中的应用前景8 第2 章毛细管硅胶整体柱的制备9 2 1 弓l 言9 2 2 材料与方法9 2 2 1 仪器和试剂9 2 2 2 毛细管预处理1 0 2 2 3毛细管硅胶整体柱的制备1 0 2 3 结果与讨论1 1 2 3 1 毛细管预处理对壁效应的影响1 1 2 3 2 陈化温度对凝胶化的影h 吼1 2 2 3 3 p h 值对凝j j 交化时f hj ( | ，j 影1 4 匈1 3 2 3 4陈化时州k 短的选择1 4 v 目录 2 3 5 中孔制备方法对硅胶整体柱结构的影响j 1 4 2 3 6p e g 含量对整体柱结构的影响1 5 2 3 7不同t m o s m t m s 比例对杂化柱的影响k 1 8 2 4 本章小结2 0 第3 章毛细管硅胶整体柱的色谱性能研究2 1 3 1 弓i 言2 1 3 2 材料与方法：2 1 3 2 1 仪器和试剂- ：2 1 3 2 2 表面改性的毛细管硅胶整体柱的制备2 2 3 2 3毛细管电色谱试验2 2 3 3 结果与讨论2 2 3 3 1未改性和表面改性的整体柱的比较2 2 3 3 2电渗流影响因素的考察。2 3 3 3 3 缓冲液中甲醇含量对保留行为的影响2 5 3 3 4 整体柱的重现性2 6 3 3 5整体柱的柱效2 6 3 3 6 色谱峰的对称性2 7 3 4 本章小结2 7 第4 章毛细管硅胶整体柱的应用2 9 4 1引言。2 9 4 2 材料与方法2 9 4 2 1 仪器和试剂2 9 4 2 2毛细管电色谱条件3 0 4 3 结果与讨论3 0 4 3 1 烷基苯与芳香胺的分离3 0 4 3 2 硝基呋哺类代谢药物的分离3 2 4 3 3 有机酸的分离3 3 4 4 本章小结3 9 第5 章食品添加剂的毛细管电泳检测方法研究4 1 5 1 引言4 1 5 2 材料与方法4 2 5 2 1 试剂和仪器4 2 5 2 2 试剂的配制4 2 5 2 3样品1 j 处理方法4 3 目录 5 2 4 毛细管电泳测定条件4 3 5 3 结果与讨论4 3 5 3 1 检测波长的选择4 3 5 3 2 缓冲液的选择4 4 5 3 3缓冲液配比的选择4 5 5 3 4 添加剂用量的选择4 6 5 3 5 分离电压的选择4 6 5 3 6 p h 的选择4 6 5 3 7 线性范围和最小检出限4 7 5 3 8样品的测定与回收率试验5 0 5 4 本章小结5 8 结论5 9 参考文献。6 1 攻读硕士学位期间发表和待发表的论文6 7 致谢：6 9 v i l 目录 v i l l 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1课题背景及意义 近年来，色谱分析技术发展迅速，其应用范围日益广泛。毛细管电色谱( c e c ) 是以电渗流作为驱动力的微柱分离分析新技术、新方法。溶质分子在c e c 中基于其 在流动相和固定相之问作用力的不同、电泳淌度的不同而得到高效快速的分离分析， 故c e c 既可以分离带电荷的物质，又可以分离中性物质，并且又同时具有样品和试 剂消耗量少等优点。c e c 已成为微柱分离分析研究领域的热点问题之一，近几年国 内外刊物都有与c e c 研究进展2 。及毛细管整体柱制备技术。”。的相关综述、专题讨 论发表。 色谱柱是色谱仪器的核心部件，故其性能的优劣，从根本上决定了样品分离效 果的好坏。色谱柱填料即固定相的存在形式又是色谱柱的核心问题，依据固定相的 存在形式的不同，毛细管电色谱柱可以分为三类：填充柱、丌管柱和整体柱哺1 。从三 类色谱柱的发展历程来看，填充柱其柱容量大，故其发展速率较快，但是其也存在 缺陷，如制备过程比较繁琐，在样品分离检测过程中有气泡产生。开管柱尽管制备 过程简单，但其柱容量低，使其应用在一定程度上受到了的限制。和填充柱相比较 来说，整体柱制柱成本低，不需要塞子，渗透性更高，孑l 径结构可以控制。因此， 自二十世纪九十年代以来，整体柱的制备与其在液相色谱和毛细管电色谱应用方面 得到人们的广泛关注。然而毛细管硅胶整体柱在制备和发展上仍有较多问题存在： 一是制备毛细管硅胶整体柱时易产生“壁效应”和出现柱床断裂，从而严重影向柱 效，甚至导致制柱失败；二是毛细管硅胶整体柱的制备和化学修饰往往不能同时进 行，需分步完成，致使制柱过程复杂；此外，对毛细管硅胶整体柱的化学改性一般 为柱内改性，这就会受很多因素的制约，难以实现反应条件最优化。 针对以上问题，本文拟对毛细管预处理方法进行优化，建立最佳的预处理方法， 减小壁效应和柱体在干燥过程中的断裂现象，从而提高制柱成品率；在毛细管硅胶 整体柱的制备上，探索多种整体柱制备方法，对其制备条件进行优化；并对其色谱 性能进行研究。通过表面改性使毛细管硅胶整体柱达到不同的色谱分离模式，满足 样品对选择性和分离效率的需要。最终，把制备的毛细管硅胶整体柱用于烷基苯、 芳香胺、硝基呋喃类代谢物和有机酸的分离上。 存目f j i j 的电笆醋研究领域，整体柱作为色潜固定相的研究新颖，是主要的研究 热点之一，被人们誉为箱四代分离介质_ 。，具- f j f 醍f 【r 的发展自i 景。毛细管整体柱是用 无机或= 机聚合的方法在弹性石英毛细管i - j 进行原位聚合而制得的色谱柱，其制备 过袱简币、制托重现一盹 c j ，、i j , j 部结构均匀、 = 1 效高、呵实现伙迷分离。近年整体柱 河i t ；科技人学硕十学位论文 的制备技术迅猛发展，其应用也越来越广泛，在很多种色谱模式下都有其成功应用 的例子，在药物分离、植物色素分离、核苷酸分离、蛋白质分离、芳烃类化合物分 离等效果良好。按其构成的基质材料的不同，毛细管电色谱整体柱又可以分为有机 聚合物型毛细管电色谱整体杜和无机聚合物型毛细管电色谱整体柱。 1 2 有机聚合物型毛细管电色谱整体柱 有机聚合物型毛细管电色谱整体柱的制备是将单体、致孔剂、引发剂和交联剂 的混合物注入到5 毗m 2 0 毗m 直径的弹性石英毛细管中，由自由基引发原位聚合而 制得的，反应完全后去除致孔剂及可溶性的化合物，然后再对其进行化学修饰，最 终制成符合要求的毛细管电色谱整体柱。此类整体柱适用的p h 值范围较宽，在分离 分析多肽、蛋白质、低聚核苷酸、聚合物等上性能良好，因此在生物领域的研究较 为活跃。有机聚合物型整体柱根据材料和功能的差异可分为聚苯乙烯类整体柱、聚 丙烯酰胺类整体柱、聚丙烯酸酯类整体柱和分子印迹整体柱四种形式。目前主要以 苯乙烯类和丙烯基类化合物作为制备有机聚合物型整体柱的功能单体碑删。 1 2 1 聚苯乙烯类整体柱制备 该类整体柱所使用的交联剂为二乙烯基苯，功能单体为苯乙烯和氯甲基苯乙烯。 c h u a n g 等将聚苯乙烯二乙烯苯共聚物与亚氨基二乙酸在毛细管中进行原位聚合反应 制备了有机聚合物整体柱，其中亚氨基二乙酸功能基团可以水解产生羧酸基团，从 而产生电渗流和吸附铜离子，在c e c 下利用该类整体杠对氨基酸和多肽进行了分离。 扫描电镜图谱显示此类聚合物整体柱孔径相当于0 3 比m 厚度的丌管柱。其作用机理 可以从配位体交换的机制，电泳迁移率，疏水相互作用和氢键方面阐述0 3 。 b o n n 等以甲基苯乙烯基为功能单体，1 ，2 双乙烯基苯基乙烷为交联剂成功制备了 一类可用于蛋白质分离的聚苯乙烯类整体柱，在h p l c 模式下，对5 种蛋白质的混合 样品进行了分离，取得了良好的效果。 f a n g 等在内径1 0 吮m 3 2 叫m 之间的毛细管中通过原位聚合反应制备了聚二乙 烯基苯、苯乙烯的毛细管整体柱，在反相毛细管液相色谱模式下，考察了毛细篱内 径大小对蛋白质分离效果的影响。z h a n g 等采用微波辅射技术成功地制备了种新 型的聚苯乙烯类毛细管电色谱整体柱，并系统地考察了在加压毛细管电色谱和普通 的毛细管电色谱模式下该整体j 1 ：的渗透性及其它色谱性能之删的差异。+ 。 1 2 2 聚丙烯酰胺类整体柱制备 i 幺类整体札丛质州对较4 久，纯j t 料度娜艮i 制丁其亿液十包晰模式下的他川， 仳我f f ji l j 。吼4 勺特定的功能m i 体加入剑聚禽混和物- h 以满足液1 1 i 色晰横弋卜f i ，j 他川 嘤：r i i j 堕伟破j ：c e c 。 第】章绪论 k o m y l o v a 等将n 一( 羟甲基) 丙烯酰胺、乙烯基磺酸和哌嗪二丙烯酰胺在毛细管内 进行原位聚合反应，并用万古霉素键合制得甲基丙烯酰丙基修饰的手性毛细管整体 柱，将该整体柱用于对包括镇静剂在内的四种外消旋体的拆分，取得了高达1 2 0 0 0 0 n m 的塔板数 。u e n o 把烯丙基氨基甲酰化的b 一环糊精键和在色谱柱固定相上从而成 功制备了用于分离手性物质的毛细管电色谱整体柱，对酸性和中性对映体在c e c 模 式下进行了拆分，取得了很好的实验效果5 1 。 h i e r t e n 等制备了一种聚丙烯酰胺类毛细管整体柱，由于在低的p h 缓冲液中大部 分蛋白质带正电荷且在该凝胶中存在着固化的季铵阳离子，季铵阳离子的固化作用 可以使蛋白质与固定相之间的静电反应有效降低n 引。f r e i t a g 将乙烯基磺酸、甲基丙烯 酰胺和哌嗪二丙烯酰胺在毛细管中进行原位聚合反应成功地制备了一类新型的毛细 管电色谱整体柱，该类整体柱在苯酚与氨基酸的分离上取得了令人满意的效果。 1 2 - 3 聚丙烯酸酯类整体柱制备 聚丙烯酸酯类整体柱制备过程简单、选择性好，使用的p h 范围宽。此类整体柱 主要采用丙烯酸酯类化合物及其衍生物作为功能单体，在毛细管内进行聚合制备而 成的整体柱。s h e d i a c 等将丙烯酸酯通过紫外光引发聚合得到的整体柱用于阴、阳离 子及中性氨基酸和肽的分离，柱效达到3 7 1 0 0 0 n m u 刖。 g u 等在、1 5 0 z m 的石英毛细管中合成了聚甲基丙烯酸叔丁酯和乙烯二甲基丙烯 酸酯的整体柱，利用此整体柱，在微高效液相色谱模式下，采用紫外检测器对微囊 藻毒素进行了分离。以p h 为2 5 的0 0 1 m o l l 磷酸缓冲液为流动相，在9 m i n 内三种 微囊藻毒素实现了基线分离，三种微囊藻毒素的检测限范围在o 8 0 m g l 1 0 3 m g l 之1 白j m 3 。 o l i v e i r a 等利用溶胶凝胶技术，将聚丙烯酸酯涂敷在弹性石英毛细管内表面，光 引发聚合成功地制备了一类新型的聚丙烯酸酯类整体柱，在c e c 模式下，利用此类 整体柱对含有硫脲、丙苯、芘和菲的混合标样进行了分离1 。 杨胜凯等采用原位聚合的方式，在内径为7 5 z m 的弹性石英毛细管内制备了以甲 基丙烯酸甘油酯( g m a ) 和双( 六- o - 丁烯二酸单脂) 一b 一环糊精为单体，偶氮二异丁腈 ( a i b n ) 为引发剂，乙二醇二甲基丙烯酸酯( e d m a ) 为交联剂，正丙醇和1 ，4 一丁二醇 为制孔剂的新型聚丙烯酸酯类整体柱，并将其应用于盐酸安非他酮对映体的分离。 结果显示，所制备的毛细管整体柱具有良好的蘑现性和渗透性，在手性分离中具有 很好的应用日订景一。= 。 河北科技大学硕十学位论文 1 2 4 分子印迹整体柱制备 近年，分子印迹整体柱发展迅速、备受人们广泛关注。分子印迹技术是合成对 印迹分子具有特定选择性和识别能力的高分子聚合物的一种技术。该技术在基底选 择性催化、智能型抗体、和外消旋体的拆分等方面显示出很大的优势。但是在分子 印迹技术发展的初期阶段，所制备的分子印迹聚合物孔径过小，柱效普遍很低，限 制了改性技术的发展。因此寻找新型交联剂，获得较高的柱效将成为其今后研究的 主要方向。 z h a n g 等以甲基丙烯酸( m a a ) 为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯作为交联 剂，甲苯溶剂作为致孔剂，辛烷作为引发剂，通过原位聚合法制备了一类对4 羟基 苯甲酸( 4 - h b a ) 具有特定的识别能力的分子印迹聚合物。在8 r a i n 内对羟基苯甲酸 异构体进行了分离。此外，在压力驱动毛细管电色谱模式下，采用此印迹柱也可以 分离一些中性化合物心副。 银珍红等采用热引发原位聚合法制备了以2 ，4 一二氯苯氧乙酸为模板分子，甲基丙 烯酸为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，甲苯和十二醇的混合物为致孑l 剂的可以应用于高效液相色谱固定相的分子印迹整体柱。并考察了在不同条件下合 成的分子印迹整体柱及空白整体柱上模板分子的容量因子的变化规律。结果表明， 在优化的制备条件下制备的分子印迹整体柱可使2 ，4 一二氧苯氧乙酸及其类似物在 1 5 m i n 达到基线分离，并对柑桔提取液进行了分离测试，取得了满意的结果比3 1 。 综上，我们可以得出有机聚合物整体柱具有制柱重现性好、化学选材范围宽、 制备容易、适用的p h 值范围广等优势，但：该类整体柱温度高时极易变形，机械性能 也比较差。然而硅胶整体柱则在孔径控制、机械性能、耐溶剂等方面显示出较强的 优越性。因此，越来越被人们广泛关注。 1 3无机毛细管硅胶整体柱 依次用氢氧化钠水溶液、盐酸水溶液和三蒸水对弹性石英毛细管内表面分别进 行预处理，然后以烷氧基硅烷作为主要原料，采用溶胶一凝胶技术制备而成的整体柱。 其制备过程主要包括两个反应过程：一是烷氧基硅烷进行水解、缩聚反应形成网络 结构；二是对柱体表面的硅羟基进行动态吸附或化学改性，使其具有某种特定的保 留性能。咳柱同时具有大孔和中孔两种结构，缓冲液可以从大孔快速流过，这就保 证了整体柱即便在缓冲液流速较大时使用，也不会造成太大的反压，而损坏色谱柱； 中孔保“l ：填料的比表面积，即保+ 了它的柱容量和柱效。此外，硅胶整体柱表丽存 存丰富的硅乒畚堪，这些硅羟基可以抛供具有较高的反j , v i ，l 。盹的活性位点，有利f 表 面化学修饰矧芍1 与硅羟基之问进行化学键和反应，从而：| ；| j 符多种固定相，使之具有 多样f - l 的分离性能。目前整体杆的l 娩川范隔隧来越j 泛，适j 】j i 峻性、碱。陀、r m - 第1 章绪论 等各类化合物的分离分析。因此，尽管无机硅胶整体柱在p h 使用范围上有一定限制， 但它在机械强度高、比表面积大、孔径可控、优良的化学表面改性特性、性能相对 稳定、高柱效等性能方面具有明显的优势，吸引着越来越多的学者从事这方面的研 究工作。 1 3 1 柱上表面改性的毛细管硅胶整体柱 为了使毛细管硅胶整体柱的应用范围更加广阔，使其适用于更多物质的分离分 析，通过动态吸附的表面改性方法使毛细管硅胶整体柱裸柱形成不同的色谱模式， 或通过柱上键和硅烷化试剂将其衍生化为反相模式，或键和其它活性基团形成不同 色谱模式，从而使其具备特定的保留性能，满足样品对选择性和分离效率的需要。 叶芳贵等采用溶胶一凝胶技术在毛细管内原位合成硅胶整体柱，并通过对整体柱 进行化学修饰制备了极性的丙基脲硅胶整体柱。考察了整体柱的色谱性能能及极性 物质在其上的保留行为，对其可能的保留机理进行了探讨。实验结果表明，该整体 柱在水合作用色谱模式下能有效分离苯酚类极性小分子化合物心利。 b e a t r i x 采用溶胶一凝胶技术在1 0 0 b m l 拘弹性石英毛细管中制备了一类新型的毛 细管硅胶整体柱，并用3 一巯基丙基三甲氧基硅烷进行化学修饰，。在对流动相进行优 化后，用手性药物对毛细管柱色谱性能的不对称性进行了评估，结果表明，整体柱 的对称性良好，并且这种整体柱柱效与填充粒径为3 跏m 的填充柱相近。此外，相比 有机聚合物整体柱而言，该柱柱寿命较长，在对映体分离上具有明显的优势扯引。c h e n 等成功地制备了一种新型的三十烷基进行化学修饰的毛细管硅胶整体柱，并将其应 用于反相毛细管液相色谱模式下，分离烷基苯，二甲苯异构体，多环芳烃，及a 一胡 萝i - 素和b 一胡萝t - 素的混合物，并与十八烷基链进行修饰的毛细管柱进行比较。比 较结果表明，三十烷基修饰的毛细管硅胶整体柱在同分异构体分离上具有更好的保 留性能3 。 y e 等采用溶胶一凝胶技术，成功地制备了一种新型的可以应用于反相和弱阴离子 交换毛细管电色谱混合模式下的毛细管硅胶整体柱，将其用十六烷基三甲氧基硅烷 ( h d t m s ) 和氨丙基三甲氧基硅烷( a p t m s ) 进行化学修饰。其中固定相表面的氨 毖可以产生电渗流，在低p h 值下提供化合物的静电作用位点。并对整体柱的色谱性 能和柱效进行了讨论。结果表明氨基能有效减少讵电荷分析物对固定相的吸附。引。 1 3 2 杂化毛细管硅胶整体柱 目前有报道称部分学者制备了的有机一无机杂化的毛细管硅胶整体柱，柱床与石 英毛细管内壁之间壁效应明显减少，而且有利- j i 整体柱结构的均一肚，减少柱体干 燥过程中因收缩i i j 变形。 严丽娟等采用溶胶一凝胶泣，结合超分+ j ：儆扳技术制舒了新墨! 仃机- 厄机杂化反 河北科技大学硕十学位论文 相硅胶整体柱，以苯的同系物作为测试物对所制备的整体柱进行色谱。k i q - - 厶匕日匕评价，获 得最高2 1 0 0 0 0 n m 的柱效3 。邹汉法等将四乙氧基硅烷( t e o s ) 、苯基三乙氧基硅 氧烷( p t e s ) 和3 一巯基丙基三甲氧基硅烷( m p t m s ) 的混合物进行原位聚合反应，然 后把固定相表面的巯基氧化成磺酸基团。所制得有机一无机杂化毛细管硅胶整体柱可 以分离中性化合物，且其在很宽的p h 范围内可产生稳定的e o f 瞄引。 丁国生等采用四乙氧基硅烷、3 一氨丙基三乙氧基硅烷和j 下辛基三乙氧基硅烷制 备了阴离子交换一反相混合模式的硅胶基质毛细管电色谱整体柱，在优化的实验条件 下，此类整体柱对酸性( 中性) 化合物可实现快速分离。驯。 t a n a k a 研究室采用四甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷混合制备的杂化柱，采用 。 a i b n 作为引发剂，用聚十八烷基异丁酸盐进行了化学修饰，应用于反相液相色谱模 式分离一些极性和非极性化合物，其柱效方面稍逊于o d s 柱，但对中性化合物的色 谱保留作用较强。冯艾荣等采用溶胶一凝胶技术，以四乙氧基硅烷( t e o s ) 和n 一( b 一 氨乙基) 一y 一氨丙基三乙氧基硅烷( a e a p t e s ) 为反应物，制备了一种新型的含氨基的 有机一无机杂化硅胶整体柱，并将其应用于谷氨酸( g l u ) 的萃取。在优化的条件下，毛 细管萃取柱的柱容量为2 5 n g 。坦。f e n g 等制备了四乙氧基硅烷( t e o s ) 和辛基三乙氧 基硅烷( c 8 t e o s ) 杂化的硅胶整体柱，并将其作成固相微萃取柱，对所检测的样品进 行预浓缩，在h p l c 模式下，探讨了此类整体柱对多环芳烃( p a h s ) 的提取性能。”。 总之，通过改变整体柱制备条件，优化合成方法，成功地制各毛细管硅胶整体 柱还有很大的研究空间。 1 4 毛细管电色谱整体柱的应用 。 毛细管电色谱整体柱是毛细管电色谱的核心，对c e c 的发展起着举足轻重的作 用。目前国内外对于其应用方面已经有了研究，其主要应用在c e c 和h p l c 模式中。 在生物大分子的分离n 4 盯3 、固相萃取伽、快速分离卜删、手性拆分阳7 制等应用方 面显示出很好的优越性。